三一旋挖钻机施工工法与钻机配置 53页

旋挖钻机施工工法及技术 北京市三一重机有限公司 品质改变世界 钻机、钻杆和钻具的选配 各类地层钻进工法 泥浆护壁及泥浆配制 正反循环清渣 旋挖施工工法及技术 桩基础 承受竖向向下荷载 承受横向荷载 请列举两例 桩基础 摩擦桩、端承桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩 区别和联系： 要发挥足够大的承载力，需要什么样的桩型？ 我们钻机要作出哪些方面的适应？ a) 潜水钻机 b) 反循环钻机 c) 冲击钻机 0.5m≤D≤1m,L≤50m 0.5m≤D≤2.5m,L≤100m 0.8m≤D≤2m,L≤80m 桩基础 0.5m≤D≤1m,L≤30m 0.5m≤D≤2.5m,L≤100m 桩基础 地质报告及岩、土辨别 1. 地质报告有哪些参数？ 种类、强度、深度、厚度、地下水 2. 为什么会有地质报告？ 设计依据，便于施工 3. 我们需要些什么参数？ 密实度、强度、深厚、特殊情况 4. 这些参数有什么用处？ 选配设备、估算成本、选择工法 岩石分类 岩浆岩 变质岩 沉积岩 花岗岩，辉长岩安山岩，玄武岩 泥岩 砂岩 石灰岩 白云岩 砾岩 凝灰岩 片麻岩、板岩、大理岩、石英岩 岩 土强度 岩石坚硬程度划分 岩 土强度 品质改变世界 旋挖钻机、钻杆、钻具的选配 SR120 SR150C SR220CⅡ SR280RⅡ SR360Ⅱ SR420Ⅱ SR100 SR200C SR250R SR250 40×Ø1.25 50×Ø1.5 55×Ø1.5 60×Ø1.8 66×Ø2.3 70×Ø2.3 70×Ø2.3 84×Ø2.5 90×Ø2.5 110×Ø3.0 最大钻孔深度： 120 米 最大钻孔直径： φ3.0 米 2012 年 SR 系列全家福 产品简介 SR460 120×Ø3.0 钻机配置 扭矩及功率 提升能力 稳定性 加压能力 根据施工地层、岩石硬度选择钻机加压力。 根据地质和钻孔直径选择钻机扭矩。 根据桩径和桩深选择钻机提升能力。 根据地质类型及硬度选择钻机稳定性。 钻 杆 形 式 钻 杆 长 度 和 层 数 钻 头 辅 助 材 料 及 设 备 准 备 地质硬度 孔深 地质 施工难题 钻机配置 钻杆使用 加压力小，适合土层 加压力大，适合岩层 机锁杆 摩擦杆 新钻杆 机器人正在进行钻杆焊接工作 第 16 页 钻杆配置 地层强度 对于地基承载力≥ 350KPa 的地层，不推荐使用摩擦钻杆；对于 地基承载力超过 400KPa 的地层，采用摩擦钻杆可能无法钻进。 钻孔深度 钻杆钻进深度计算方法：层数 × （单节长度 - 1 )-( 1~2 ) 。 以 4×13 钻杆为例，钻杆的钻进深度为 4× （ 13-1)-( 1~2 )=46 ~ 47 m 钻 斗 螺旋钻头 筒钻是一种特殊钻具，通过切割一个环形槽，岩芯就可被冲锤或螺旋钻头破碎。 筒 钻 ( 岩芯钻 ) 新钻斗 1/6 NO. 1 牙轮筒钻   适用地层：超硬岩 单轴抗压强度≥ 70MPa   优点：钻进平稳，震动小   中部导向柱为选配 第 21 页 新钻斗 2/6 NO. 2 双层筒钻   适用地层：   卵、漂石地层 优点：效率高、齿耗小 特别适用桩径在 φ 1.0- φ 1.5 ，卵、漂石粒径在 200-500 的工程。 第 22 页 新钻斗 3/6 NO. 3 导正钻具   适用地层：   易斜孔地层 优点：导正性最佳 特别适用溶洞发育地层及咬合桩工程。 第 23 页 新钻斗 4/6 NO. 4 体开式钻具   适用地层：   粘土层 优点：卸渣容易 特别适用桩径在 φ 0.6- φ 1.0 粘土层施工。 第 24 页 新钻斗 5/6 NO. 5 三叉戟筒钻   适用地层：   回填土层 优点：阻力小，有一定的携渣能力 特别适用桩径 φ 1.5- φ 2.0 回填块石土施工。 第 25 页 新钻斗 6/6 NO. 6 扩底钻具   扩底范围：   基孔 2 倍直径 如基孔直径为 φ1.0 ，则可实现 φ2.0 以内 任意直径扩孔。 第 26 页 辅助设备 - 护筒 辅助设备 - 护筒驱动器 辅助设备 辅助设备 辅助设备 辅助设备 品质改变世界 旋挖钻机、钻杆、钻具的选配 各类地层施工工法 品 质 改 变 世 界 1. 砂层的钻进 该类地层结构松散，且 抗剪强度却较差，特别是饱 和细砂、粉砂土受振动后易 液化。因此，砂土的工程性 质受地下水的影响较大，易 发生潜蚀、流砂等事故，造 成扩径、超方、泥浆含沙量 高、沉渣层过厚等施工质量 问题，会发生局部坍塌或桩 孔整体坍塌埋钻等严重事故。 品 质 改 变 世 界 处理办法一：采用长护筒穿越不稳定层，主要是针对地表即遇流砂层，采用短护筒无法护壁的情况。 1. 砂层的钻进 品 质 改 变 世 界 处理办法二：采用高粘度、高比重泥浆护壁。 1. 砂层的钻进 品 质 改 变 世 界 1. 砂层的钻进 操作注意事项： 在砂层钻进时需慢提，慢钻，慢放，严防刮碰。 选用内置流水孔的钻具。 保持液面。 泥浆的组成成分及作用 水：泥浆的主要成分 膨润土：泥浆的主要材料 CMC （羟甲基纤维素钠盐）：增加粘性，增加泥皮强度 纯碱：调整泥浆 PH 值， 使粘土颗粒分散，颗粒表面负电荷增加，为粘土吸收外界正离子颗粒提供条件。 由于膨润土需要一定的水化时间，孔内搅浆不能实现膨润土的水化，因而达不到泥浆的各项指标要求，起不到应有的护壁效果。 建议配置好泥浆放置 24 小时后使用。即钻孔施工前一天配置泥浆。 泥浆配料：膨润土、纤维素、烧碱 膨润土吸附水分子 纤维素之间的胶连 形成泥皮的过程 泥浆的配比： 水：膨润土： CMC ：纯碱 =1000 ： 80~100 ： 1 ～ 2 ： 1 ～ 2 流塑层加少量重晶石； 粗砂及砂、卵石层加少量纸浆、棉子、锯木屑等。 泥浆密度在 1 ． 1 ～ 1 ． 25 ，粘度 23 ～ 35S 。 品 质 改 变 世 界 2. 砂岩的钻进 对于均一的砂岩层，一般只能采用常规的钻进方法：如果砂岩的强度≤ 10Mpa ，可直接采用截齿双底捞砂钻斗钻进；如果砂岩强度较高，则可能需要采用筒钻，螺旋，捞砂斗相配合的钻进方式。 但是砂岩是一种沉积岩，在自然中，一般为 细粒结构，层状构造，多与泥岩呈互层状产出。由于 层状砂岩层之间的性质不一致，这样就为筒钻取芯创造了良好的先决条件。 六大类常见地层的钻进 品 质 改 变 世 界 2. 砂岩的钻进 六大类常见地层的钻进 品 质 改 变 世 界 2. 砂岩的钻进 中风化砂岩中，直接钻进阻力很大，进尺很慢，需要采用筒钻开槽、螺旋钻头破碎、捞砂斗捞渣的钻进方式。 钻进加压方式为动静载耦合，静载提供基础加压力，动载提供峰值加压力，在动载变化中形成对岩石的冲击破碎。为了保护钻杆和设备，需要控制动力头输出为低转速、大扭矩。通过感受负载的变化，判定地层硬度。层状砂岩，可以整体取出岩芯。入岩筒钻有内齿，方便取出岩芯，钻进时尽量多进尺，使岩芯和岩屑密实充满整个筒钻，易于取出岩芯和大块岩石。提钻时一定要控制慢速上提，大块岩石不能捞出钻进就无法继续进行。 六大类常见地层的钻进 品 质 改 变 世 界 六大类常见地层的钻进 新工法 4/6 完整硬岩 核心思路：根据岩石强度及桩径，选择不同的钻具、施工工序及操作方法。在钻进的同时，可有效减少入岩工况对主机的损伤。 工程验证：山东、新疆、陕北地区等广泛验证 第 45 页 3. 回填土层：广泛分布在工民建筑工地，回填物包括开山块石、建筑垃圾等，钻进过程中漏浆、塌孔、卡钻、埋钻各种事故极易发生； 如何实现安全、高效？ 护壁 在钻进过程中孔壁不稳定，极易发生漏浆或者塌孔。 常规的护壁方式主要是两种：泥浆护壁和全护筒护壁。泥浆护壁操作较简单，施工成本较低，在大石块不太大并且有粘土充填的情况下，可以使用泥浆护壁。全护筒护壁操作较复杂，施工成本较高，施工效率低，在大石块广泛分布的情况下，全护筒护壁是较为理想和有效的方式。 对于地层自稳性太差，采取常规护壁方法无法护壁时，可采取以下两种护壁方法： 预注浆护壁。此种方法切实有效，但施工成本太高； 混凝土护壁。根据钻进情况，判断不能钻进后，即可往孔内灌注 C20 混凝土，待混凝土初凝后，再开始钻进。 加水的膨润土、锯末、粘土、水泥的软塑状混合体； 片石 + 打包的散状粘土 : 片石的大小要考虑所用钻斗的进土口的大小，片石最好为泥岩块，且避免硬度过大； 块状胶泥 : 此种材料不透水且塑性、粘性均很好，填充后用钻头反钻压实，可充分填充溶洞空间，再次钻进也不易发生塌孔。 填充物材料 循环清孔 正循环 反循环 气举反循环 正循环 适用条件：深度小于 35 米，直径小于 1.5 米 设备： 泥浆泵、泥浆管、 导管帽 特点：结构简单，清孔速度慢， 2 小时以上。沉渣略有遗留。 反循环 适用条件：深度大于 6 米，桩深和直径无限制。 设备： 空压机（ 0.8MPa ， 8-10 方 /min ）、气管、泥浆管、导管帽 特点：结构复杂，清孔速度快， 1 小时左右。 谢谢